LasCiencias de la Naturalezase caracterizan por el estudio empírico de la realidad natural: la materia inerte y los seres vivos en sus múltiples aspectos, niveles de organización y modos de relación. Se contraponen a las ciencias formales, como las Matemáticas o la Lógica, por utilizar la observación y la experimentación para contrastar sus enunciados, y se distinguen de otras ciencias empíricas por su objeto de estudio, que es el medio natural.
A lo largo de este último siglo, las Ciencias de la Naturaleza han ido incorporándose progresivamente a la sociedad y a la vida social, convirtiéndose en una de las claves esenciales para entender la cultura contemporánea, por sus contribuciones a la satisfacción de necesidades humanas. Por eso mismo, la sociedad ha tomado conciencia de la importancia de las ciencias y de su influencia en asuntos como la salud, los recursos alimenticios y energéticos, la conservación del medio ambiente, el transporte y los medios de comunicación. En consecuencia, es conveniente que la educación obligatoria incorpore contenidos de cultura científica, como una parte de la cultura en general, y que prepare las bases de conocimiento necesarias para posteriores estudios, más especializados.
El conocimiento de las Ciencias de la Naturaleza, tanto en sus elementos conceptuales y teóricos como en los metodológicos y de investigación, capacita a los alumnos para comprender la realidad natural y poder intervenir en ella. Facilitar el acceso de los alumnos a las Ciencias de la Naturaleza es un objetivo primordial de la educación obligatoria, que ha de introducirles en el valor funcional de la ciencia, capaz de explicar y predecir fenómenos naturales cotidianos, así como ayudarles a adquirir los instrumentos necesarios para indagar la realidad natural de una manera objetiva, rigurosa y contrastada.
CIENCIAS NATURALES: Las que tienen por objeto el estudio de la naturaleza. Siguen el método científico. Estudian los aspectos físicos, no humanos del mundo. Como grupo, lasciencias naturalesse distinguen de lasciencias sociales, por un lado, y de las artes y humanidades por otro. El término ciencia natural es también usado para diferenciar entre "ciencia" como una disciplina que sigue el método científico, y "ciencia" comun campo de conocimiento en general, como vg. ciencias de la computación, incluso "la ciencia de la teología".
A continuación se presenta la programación académica de la asignatura Biología y Química del área de ciencias Naturales que se desarrollará durante el primer periodo académico del año lectivo 2021.
La Biología tiene un porcentaje dentro del área
de Ciencias naturales del 50%, el otro 50% corresponde a Química, al finalizar
el año lectivo se calculará la nota del área de acuerdo a dichos porcentajes.
La
asignatura Biología se valorará por periodo de la siguiente manera:
10% Convivencia Escolar: Compañerismo, actitud
de trabajo, colaboración y participación del aprendizaje colectivo, trabajo independiente
(Virtual), cumplimiento, respeto.
20% Evaluación de competencias (Prueba del
periodo)
70% Trabajo colaborativo (grupal - virtual),
participación en clase, memorias y trabajos extra clase (Cuaderno de memorias),
laboratorios (si se llevan a cabo), Pruebas cortas (si se llevan a cabo), valoración
actitudinal
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INICIO DE CLASES 8 DE FEBRERO DE 2021
INFORMACIÓN DE LAS CLASE SEMANAS DEL 8 DE FEBRERO HASTA EL 3 DE MARZO
BIOLOGÍA
GENÉTICA
Los seres humanos tienen células con
46 cromosomas -- 2 cromosomas sexuales y 22 pares de cromosomas no sexuales
(Autosómicos). Los hombres tienen
"46, XY" y la mujeres "46, XX". Los cromosomas se componen
de hebras de información genética, llamado ADN.
Los genes son secciones de ADN y su
ubicación se denomina locus. La mayoría de los genes portan información que es
necesaria para producir una proteína.
Los pares de cromosomas autosómicos
(uno de la madre y otro del padre) portan básicamente la misma información, es
decir, cada uno tiene los mismos genes; sin embargo, puede haber ligeras
variaciones de estos genes. Estas variaciones ligeras se presentan en menos del
1% de la secuencia de ADN y producen variantes de un gen particular, llamadas
alelos.
TRANSMISIÓN DE CARACTERES – HERENCIA
La genética es el estudio de la herencia, el
proceso en el cual un padre le transmite ciertos genes a sus hijos. La
apariencia de una persona --estatura, color del cabello, de piel y de los
ojos-- está determinada por los genes. Otras características afectadas por la
herencia:
· Probabilidad de contraer ciertas
enfermedades
· Capacidades mentales
· Talentos naturales
Un rasgo anormal (anomalía) que se
transmite de padres a hijos (heredado) puede:
No
tener ningún efecto en la salud ni en el bienestar de la persona (por
ejemplo, puede simplemente involucrar un mechón de cabello blanco o el
lóbulo de la oreja agrandado).
Tener
un efecto dramático en la calidad o expectativa de vida de la persona.
ÁCIDOS NUCLEICOS
Los ácidos nucleicos (AN)
descubiertos por Freidrich Miescher en 1869.
De acuerdo a la composición química,
los ácidos nucleicos se clasifican en ácidos desoxiribonucleicos (ADN) que se
encuentran residiendo en el núcleo celular y algunos organelos, y en ácidos
ribonucleicos (ARN) que actúan en el citoplasma. Se conoce con considerable
detalle la estructura y función de los dos tipos de ácidos.
Su función biológica no quedó
plenamente confirmada hasta que Avery y sus colaboradores demostraron en 1944
que el ADN era la molécula portadora de la
información genética.
El conocimiento de la estructura de
los ácidos nucleicos permitió la elucidación del código genético, la
determinación del mecanismo y control de la síntesis de las proteínas y el
mecanismo de transmisión de la información genética de la célula madre a las
células hijas.
Tanto la molécula de ARN como la
molécula de ADN tienen una estructura de forma helicoidal.
A las unidades químicas que se unen
para formar los ácidos nucleicos se les denominan nucleótidos y al polímero se
le denomina polinucleótido o ácido nucleico.
Los nucleótidos están formados por
una base nitrogenada, un grupo fosfato y un azúcar ribosa en caso de ARN y
desoxiribosa en el caso de ADN.
Las bases nitrogenadas son las que
contienen la información genética y los azúcares y los fosfatos tienen
estructural formando el esqueleto del polinucleótido.
LEYES DE MENDEL - CIENCIAS DE LA
NATURALEZA
En 1866, un padre agustino aficionado
a la botánica llamado Gregorio Mendel publicó los resultados de unas investigaciones
que había realizado pacientemente en el jardín de su convento durante más
de diez años. Éstas consistían en cruzar distintas variedades de guisantes y
comprobar cómo se transmitían algunas de sus características a la generación
siguiente.
Su sistema
de experimentación tuvo éxito debido a su gran sencillez, ya que se dedicó a
cruzar plantas que sólo diferían en una característica externa que, además, era
fácilmente detectable. Por" ejemplo, cruzó plantas de semillas verdes con
plantas de semillas amarillas, plantas con tallo largo con otras de tallo
corto, etc.
Mendel
intuyó que existía un factor en el organismo que determinaba cada una de estas
características. Según él, este factor debía estar formado por dos elementos,
uno que se heredaba del organismo masculino y el otro del elemento. Además
estos dos elementos consistirían en versiones iguales o diferentes del mismo
carácter; cada, tensión del factor proporcionaría, por ejemplo, un color
distinto a la semilla o una longitud de tallo diferente en la planta. Además,
algunas versiones serían dominantes respecto a otras. Actualmente a estos
factores se les denomina genes, palabra derivada de un término griego que
significa «generar», y a cada versión diferente del gen se la denomina alelo. Así
el gen que determina, por" ejemplo, el color de la semilla en la planta
del guisante puede tener " dos alelos, uno para las semillas verdes y otro
para las semillas amarillas.
Observando
los resultados de cruzamientos sistemáticos, Mendel elaboró una teoría general
sobre la herencia, conocida como leyes de Mendel.
Primera ley
de Mendel: Uniformidad de la F
Si se cruzan
dos razas puras para un determinado carácter, los descendientes de la primera
generación son todos iguales entre sí y, a su vez, iguales a uno de sus
progenitores, que es el poseedor del alelo dominante. Mendel elaboró este
principio al observar que si cruzaba dos razas puras de plantas del guisante,
una de semillas amarillas y otra de semillas verdes, la descendencia que
obtenía, a la que él denominaba F1, consistía únicamente en plantas que
producían semillas de color amarillo. Estas plantas debían tener, en el gen que
determina el color de la semilla, los dos alelos que habían heredado de sus
progenitores, un alelo para el color verde y otro para el color amarillo; pero,
por alguna razón, sólo se manifestaba este último, por lo que se lo denominó
alelo dominante, mientras que al primero se le llamó alelo recesivo.
Segunda ley
de Mendel: Segregación
Los alelos
recesivos que, al cruzar dos razas puras, no se manifiestan en la primera
generación (denominada F1), reaparecen en la segunda generación (denominada F2)
resultante de cruzar los individuos de la primera. Además la proporción en la
que aparecen es de 1 a 3 respecto a los alelos dominantes. Mendel cruzó entre
sí los guisantes de semillas amarillas obtenidos en la primera generación del
experimento anterior. Cuando clasificó la descendencia resultante, observó que
aproximadamente tres cuartas partes tenían semillas de color amarillo y la
cuarta parte restante tenía las semillas de color verde. Es decir, que el
carácter « semilla de color verde », que nohabía aparecido en ninguna
planta de la primera generación, sí que aparecía en la segunda aunque en menor
proporción que el carácter « semilla de color amarillo ».
Tercera ley
de Mendel: Independencia (Cruzamiento dihibrido)
Los
caracteres que se heredan son independientes entre sí y se combinan al azar al
pasar a la descendencia, manifestándose en la segunda generación filial o F2.
En este caso, Mendel seleccionó para el cruzamiento plantas que diferían en dos
características, por ejemplo, el color de los guisantes (verdes o amarillos) y
su superficie (lisa o arrugada).
Observó que
la primera generación estaba compuesta únicamente por plantas con guisantes
amarillos y lisos, cumpliéndose la primera ley. En la segunda generación, sin
embargo, aparecían todas las posibles combinaciones de caracteres, en las
proporciones siguientes: 1/16 parte de guisantes verdes y rugosos, 3/16 de
verdes y lisos, 3/16 de amarillos y rugosos y por ultimo 9/16 de amarillos y
lisos. Esto le indujo a pensar que los genes eran estructuras independientes
unas de otras y, por lo tanto, que únicamente dependía del azar la combinación
de los mismos que pudiese aparecer en la descendencia.
LA GENÉTICA
DESPUÉS DE MENDEL: TEORÍA CROMOSÓMICA DE LA HERENCIA
A principios
de este siglo, cuando las técnicas para el estudio de la célula ya estaban
suficientemente desarrolladas, se pudo determinar que los genes estaban formados
por acido desoxirribonucleico (ADN) y además se encontraban dentro de unas
estructuras que aparecían en el citoplasma justo antes de cada proceso de
división celular. A estas estructuras se las denominó cromosomas, término que
significa « cuerpos coloreados », por la intensidad con la que fijaban
determinados colorantes al ser teñidos para poder observarlos al microscopio.
Además se vio que estos aparecían repetidos en la célula formando un número
determinado de parejas de cromosomas homólogos característico de cada especie,
uno de los cuales se heredaba del padre y el otro de la madre. También se pudo
comprobar que el número de pares de cromosomas no dependía de la complejidad
del ser vivo. Así por ejemplo, en el hombre se contabilizaron 23 pares de cromosomas,
mientras que en una planta como el trigo podían encontrarse hasta 28 pares.
En base a
estos descubrimientos y a los estudios realizados en 1906 por el zoólogo
estadounidense Thomas H. Morgan sobre los cromosomas de la mosca del vinagre
(Drosophila melanogaster), se pudo elaborar la teoría cromosómica de la
herencia donde se establecía de manera inequívoca la localización física de los
genes en la célula. Gracias a esta teoría se pudo dar también una explicación
definitiva a los casos en los que no se cumplían con exactitud las leyes de
Mendel anteriormente citadas.
De manera
parecida a Mendel, Morgan se dedicó a cruzar de manera sistemática diferentes
variedades de moscas del vinagre.
Estas moscas
ofrecían muchas ventajas con respecto a los guisantes ya que tienen un ciclo
vital muy corto, producen una gran descendencia, son fáciles de cultivar,
tienen tan sólo cuatro cromosomas y presentan características hereditarias
fácilmente observables, como el color de los ojos, la presencia o ausencia de
alas, etc.
La
física, como disciplina científica, indaga acerca del porqué y el cómo suceden
los fenómenos naturales que observamos; en este proceso usamos nuestros
sentidos y los instrumentos de medición y de observación de los cuales
disponemos.
En este
contexto, los físicos intentan descubrir las leyes básicas que rigen el
comportamiento y las interacciones de la materia y la energía en cualquiera de
sus formas.
Así
mismo, escudriñan la naturaleza de las estrellas, la luz, el tiempo, el sonido
y las partículas subatómicas, entre otros objetos de estudio.
En
conclusión, mediante la física se busca descubrir generalidades sobre la
estructura básica del universo, para así explicar fenómenos observables en
términos de principios fundamentales.
1.2 El trabajo
científico
A
continuación describiremos los pasos del trabajo científico.
El trabajo científico se
planifica
El trabajo científico
busca soluciones
El trabajo científico se
basa en conocimientos existentes
El trabajo científico es
cualitativo y cuantitativo
El trabajo científico conduce a resultados
El trabajo científico se realiza en equipo
Galileo Galilei produjo un cambio en la forma
de observar los fenómenos.
En otras
ocasiones, el trabajo científico es cuantitativo, es decir, requiere medidas
rigurosas y precisas de las características de los fenómenos observados, por lo
cual, en estos casos, se formulan matemáticamente las observaciones y las
conclusiones.
El nombre Sistema Internacional de unidades, SI, fue adoptado por la 11ma Conferencia General de Pesos y Medidas (Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM) en 1960.
Este sistema incluye:
- Unidades básicas
- Unidades derivadas
que forman en conjunto el sistema coherente de unidades del SI.
UNIDADES BÁSICAS
El (SI) Sistema Internacional de Unidades se fundamenta en las siete unidades básicas mostradas en la Tabla 1.
MAGNITUDES BÁSICAS
UNIDADES DERIVADAS
Las unidades derivadas se expresan algebraicamente en términos de las unidades básicas. Sus símbolos se obtienen por medio de los signos matemáticos de multiplicación y división; por ejemplo, la unidad del SI para velocidad es metro por segundo (m/s).
La historia de la química está intensamente unida al desarrollo del hombre ya que embarca desde todas las transformaciones de materias y las teorías correspondientes. A menudo la historia de la química se relaciona íntimamente con la historia de los químicos y - según la nacionalidad o tendencia política del autor - resalta en mayor o menor medida los logros hechos en un determinado campo o por una determinada nación.
La ciencia química surge en el siglo XVII a partir de los estudios de alquimia populares entre muchos de los científicos de la época. Se considera que los principios básicos de la química se recogen por primera vez en la obra del científico británico Robert Boyle: The Skeptical Chymist (1661). La química como tal comienza sus andares un siglo más tarde con los trabajos del francés Antoine Lavoisier y sus descubrimientos del oxígeno, la ley de conservación de masa y la refutación de la teoría del flogisto como teoría de la combustión.
El fuego fue la primera reacción química controlada por los humanos, aunque su naturaleza permaneció siendo un enigma durante milenios.
La primera reacción química de importancia que controlaron los humanos fue el fuego. Hay restos datados hace alrededor de 500 000 años que atestiguan el dominio del fuego, al menos desde los tiempos del Homo erectus. Este logro se considera una de las tecnologías más importantes de la historia. No solo proporcionaba calor y luz para alumbrarse, o servía para despejar los bosques o de protección contra los animales salvajes, sino que fue la base para el control de otras reacciones químicas, como las derivadas de la cocción de los alimentos (que facilitaron su digestión y disminuían la cantidad de microorganismos patógenos en ellos) y más tarde de tecnologías más complejas como la cerámica, la fabricación de ladrillos, la metalurgia, el vidrio o la destilación de perfumes, medicinas y otras sustancias contenidas en las plantas. Aunque el fuego fuera la primera reacción química usada de manera controlada, las culturas antiguas desconocían su etiología. Durante milenios se consideró una fuerza misteriosa y mística capaz de transformar unas sustancias en otras produciendo luz y calor. Al igual que se desconocían las causas del resto de transformaciones químicas, como las relacionadas con la metalurgia, aunque se dominaran sus técnicas.
La Historia de la Química puede dividirse en 4 grandes épocas:
1.- La antiqüedad, que termina en el siglo III a.C. Se producían algunos metales a partir de sus minerales (hierro, cobre, estaño). Los griegos creían que las sustancias estaba formada por los cuatros elementos: tierra, aire, agua y fuego. El atomismo postulaba que la materia estaba formada de átomos. Teoría del filósofo griego Demócrito de Abdera. Se conocían algunos tintes naturales y en China se conocía la pólvora.
2.-La alquimia, entre los siglos III a.C. y el siglo XVI d.C Se buscaba la piedra filosofal para transformar metales en oro. Se desarrollaron nuevos productos químicos y se utilizaban en la práctica, sobre todo en los países árabes Aunque los alquimistas estuvieron equivocados en sus procedimientos para convertir por medios químicos el plomo en oro, diseñaron algunos aparatos para sus pruebas, siendo los primeros en realizar una "Química Experimental".
3.-La transición, entre los siglos XVI y XVII Se estudiaron los gases para establecer formas de medición que fueran más precisas. El concepto de elemento como una sustancia que no podía decomponerse en otras. La teoría del flogisto para explicar la combustión.
4.- Los tiempos modernos que se inician en el siglo XVIII cuando adquiere las características de una ciencia experimental. Se desarrollan métodos de medición cuidadosos que permiten un mejor conocimiento de algunos fenómenos, como el de la combustión de la materia.
DESARROLLO DE LA TEORÍA ATÓMICA
A lo largo del siglo XIX la química estaba dividida entre los seguidores de la teoría atómica de John Dalton y aquellos que no como Wilhelm Ostwald y Ernst Mach. Los impulsores más decididos de la teoría atómica eran Amedeo Avogadro, Ludwig Boltzmann y otros que consiguieron grandes avances en la comprensión del comportamiento de los gases. La disputa fue finalizada con la explicación del efecto Browniano por Albert Einstein en 1905 y por los experimentos de Jean Perrin al respecto. Mucho antes de que la disputa hubiera sido resuelta muchos investigadores habían trabajado bajo la hipótesis atómica. Svante Arrhenius había investigado la estructura interna de los átomos proponiendo su teoría de la ionización. Su trabajo fue seguido por Ernest Rutherford quien abrió las puertas al desarrollo de los primerosmodelos de átomos que desembocarían en el modelo atómico de Niels Bohr. En la actualidad el estudio de la estructura del átomo se considera una rama de la física y no de la química.
CLASIFICACIÓN DE LA QUÍMICA
1.-Química General: Es la ciencia que estudia tanto la composición, estructura y propiedades de la materia como los cambios que ésta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la energía.
2.-.-Química Especial: Es aquella que estudia la Química tanto orgánica como inorgánica y la química analítica, a su vez se divide en.
Química Inorgánica: se la llama también mineral porque estudia todos los elementos químicos que componen los cuerpos sin vida. Ej. Hierro, oro, plata, etc.
Química Orgánica: Se le da también el nombre de química del carbono estudia el carbono y sus combinaciones con el hidrogeno para formar los hidrocarburos. Así por ejemplo: el estudio del gas doméstico que está formado por los primeros 4 gases: metano, etano, propano, y butano.
Química Analítica: Identifica los elementos que forman un compuesto mediante el análisis cualitativo y cuantitativo.
* Análisis Cualitativo: este análisis identifica que clase de elementos forman un compuesto.
* Análisis Cuantitativo: este análisis identifica que clase de elementos forman un compuesto así por ejemplo si tenemos la molécula de agua decimos que está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno
3.- Química Aplicada: dentro de esta clasificación anotamos las siguientes
Bioquímica: estudia las diferentes reacciones químicas que se realizan en el interior de los seres vivos
Geología: por medio de los geólogos nos ayudan a identificar la composición de los suelos así por ejemplo. Con las muestras de suelo podemos darnos cuenta que abono necesita para que sea fértil.
Mineralogía: Estudia todos los minerales que se pueden extraer en la corteza terrestre por ejemplo. El oro, plata, estaño, etc.
Petroquímica: estudia el petróleo y sus derivados: cosméticos, acetona, diesel, etc..
DESCRIPCIONES DEL MÉTODO CIENTÍFICO
Por proceso o "método científico" se entiende aquellas prácticas utilizadas y ratificadas por la comunidad científica como válidas a la hora de proceder con el fin de exponer y confirmar sus teorías. Las teorías científicas, destinadas a explicar de alguna manera los fenómenos que observamos, pueden apoyarse o no en experimentos que certifiquen su validez. Sin embargo, hay que dejar claro que el mero uso de metodologías experimentales, no es necesariamente sinónimo del uso del método científico, o su realización al 100%. Por ello, Francis Bacón definió el método científico de la siguiente manera:
1.Observación: Es aplicar atentamente los sentidos a un objeto o a un fenómeno, para estudiarlos tal como se presentan en realidad, puede ser ocasional o causalmente.
2.Inducción: La acción y efecto de extraer, a partir de determinadas observaciones o experiencias particulares, el principio particular de cada una de ellas.
3.Hipótesis: Consiste en elaborar una explicación provisional de los hechos observados y de sus posibles causas.
4.Probar la hipótesis por experimentación.
5.Demostración o refutación (antítesis) de la hipótesis.
ALTERACIONES DE LA INFORMACION GENETICA - MUTACION
MUTACIONES GENÉTICAS Son las alteraciones que suceden en la información genética de los seres vivos. Por ejemplo, la anemia falciforme se debe a la existencia de unos glóbulos rojos cuya hemoglobina difiere en un solo aminoácido de la hemoglobina normal.
EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN: CARACTERÍSTICAS E IMPORTANCIA DEL CÓDIGO GENÉTICO.
La información genética se encuentra en la secuencia de bases del DNA y se expresa en forma de proteínas que desarrollan los caracteres de los seres vivos. Desde que se desarrolló la hipótesis un gen = una enzima, se pensó que debía existir algún tipo de relación entre las bases del DNA y los aminoácidos, idea que se vio reforzada al descubrirse el RNA mensajero, que hacía de intermediario entre el DNA y las proteínas.
Gracias a los trabajos primero del equipo de Ochoa y Kornberg, desarrollando la maquinaria metabólica necesaria para fabricar ácidos nucleicos en laboratorio, y luego del equipo de Holley, Khorana y Nirenberg se fue estableciendo la correspondencia entre las bases del RNA mensajero (que es copia del DNA) y los aminoácidos de las proteínas, correspondencia a la que se le dio el nombre de CÓDIGO GENÉTICO. Estos investigadores demostraron que la relación se establecía entre grupos de tres bases nitrogenadas del RNA mensajero (tripletes) y un aminoácido.
NOTA: El CÓDIGO GENÉTICO es la relación que existe entre los tripletes de bases del RNA mensajero y los aminoácidos proteinogenésicos.
Existen 64 combinaciones de las cuatro bases nitrogenadas tomadas de tres en tres (por tripletes), que codifican para 21 aminoácidos más tres tripletes "sin sentido" o de terminación. En principio, un RNA formado por 30 nucleótidos (secuencia de 30 bases nitrogenadas) tendrá información para construir una proteína de 9 aminoácidos:
9 aminoácidos x 3 bases = 27 bases + 3 de terminación = 30 bases
Al haber más combinaciones que aminoácidos, a algunos aminoácidos les corresponden varias combinaciones, hasta seis tripletes para la Leucina y la Arginina, cuatro tripletes para la Valina, Alanina, Prolina, Glicina, etc.. En realidad sólo existen dos aminoácidos codificados por un único triplete, que son el Triptófano, un aminoácido de estructura peculiar, y la Metionina, que es el aminoácido de iniciación de todas las proteínas en el ribosoma. Esta característica del código genético hace que algunos aminoácidos estén codificados por un par de bases y no por un triplete en lo que se ha dado en llamar la DEGENERACIÓN DEL CÓDIGO GENÉTICO.
Una de las principales características del código genético es su carácter universal para todos los seres vivos. Podemos decir que es exactamente igual para cualquier organismo, desde las bacterias quimiosintéticas hasta la especie humana, incluyendo a los virus, lo cual se considera como una prueba más de que el origen de la vida sobre la Tierra es único.
Sólo se han encontrado excepciones al código genético universal en alguna mitocondria, en las que algún triplete tiene un significado distinto.
CLADOGRAMA Y TAXONOMÍA
La
clasificación actual de los seres vivos
En 1969 R. H. Whittaker (1920–1980) propuso el esquema
de clasificación que reúne a los seres vivos en los cinco reinos.
Whittaker separó a los hongos en un reino aparte de las otras formas de
tipo vegetal, ya que los hongos no podían ser considerados vegetales.
Esta clasificación está basada en el tipo de
organización celular: procariota o eucariota; en la forma de nutrición:
autótrofa por fotosíntesis o heterótrofa por absorción; en la morfología y
bioquímica de los organismos sin incluir análisis moleculares ni
características evolutivas.
El cladismo
Otra de las novedades, en relación a las
clasificaciones biológicas, en la segunda mitad del siglo XX, es el desarrollo
de un método denominado 'cladismo' por el cual se asume que es
posible establecer las relaciones filogenéticas entre organismos en base a una
serie de principios y presupuestos, entre ellos que la naturaleza
tiene una estructura jerárquica, la cual puede ser develada a partir
del análisis de caracteres derivados compartidos por un grupo. El método exige
que los caracteres usados para comparaciones filogenéticos posean novedades
evolutivas. El objetivo de una clasificación cladística es reflejar las
relaciones filogenéticas entre los diferentes organismos y no su grado de
divergencia adaptativa o semejanza general (recordemos el ejemplo de la palmera
y la cica).
El concepto fue publicado por primera vez por el
alemán Willi Hennig (1913-1976) en Teoría de la
Sistemática Filogenética (1950). El cladismo es
un abordaje alternativo que considera a las relaciones filogenéticos como de
importancia central en las clasificaciones biológicas. Debe asumirse el principio
de parsimonia (o navaja de Occam “La explicación más probable
para la aparición de un conjunto de caracteres es aquella que precisa menor
número de cambios evolutivos”) es decir, será considerada correcta aquella
filogenia que explique una determinada diversidad biológica en el menor 'número
de pasos' evolutivos.
Monofilia, parafilia y polifilia
Un grupo formado por un ancestro y todos sus
descendientes se denomina monofilético, también llamado clado.
Al grupo al que se le ha excluido alguno de sus descendientes se lo llama parafilético.
Los grupos formados por los descendientes de más de un ancestro se
denominan polifiléticos.
Los grupos parafiléticos no
son considerados naturales para fines de clasificación (ver árbol de la
izquierda. Allí, el grupo representado por los individuos A, B, C y D es monofilético-todos
tienen un origen común-. Y si considerásemos a los individuos A, B, E y F, el
grupo es parafilético ya que A y B tienen un origen diferente que E y F).
Es decir, no puede considerarse como 'grupo
natural' aquel que contenga entidades pertenecientes a grupos con orígenes
diferentes. Se asume que la clasificación resultante refleja detalladamente y
sin ambigüedades la filogenia.
Se utiliza el concepto de especie
genealógica, es decir, se considera que un organismo o grupo de
organismos pertenecen a la misma especie, si sus genes coalescen,
es decir, que coinciden genealógicamente de forma más reciente con cualquier
miembro del grupo que con otro organismo de fuera del grupo.
Este cladograma muestra la
relación entre varios grupos de animales. En algunos cladogramas, la longitud
de las líneas horizontales indica el tiempo transcurrido desde el último
ancestro común. Fuente: Wikipedia
Grupo monofilético y no-monofilético
Para entender esta clasificación taxonómica,
utilizaremos el ejemplo siguiente. Se cree que las aves y los reptiles
descienden de un único ancestro común, luego este grupo taxonómico (amarillo en
el diagrama) es considerado monofilético.
Los reptiles actuales como grupo también tienen un
ancestro común a todos ellos, pero ese grupo (reptiles modernos) no incluye a
todos los descendientes de tal ancestro porque se está dejando a las aves fuera
(sólo incluye los de color cian en el diagrama), un grupo así decimos que
es parafilético.
Un
grupo que incluyera a los vertebrados de sangre caliente contendría sólo a los
mamíferos y las aves (rojo/naranja en el diagrama) y sería polifilético,
porque entre los miembros de este agrupamiento no está el más reciente ancestro
común de ellos. Los animales de sangre caliente son todos descendientes de un
ancestro de sangre fría. La condición endotérmica ("sangre caliente")
ha aparecido dos veces, independientemente, en el ancestro de los mamíferos,
por un lado, y en el de las aves (y quizá algunos o todos los dinosaurios), por
otro
Los cladogramas
La forma de representación de estas filogenias es
en la forma de cladogramas, que representan el parentesco
evolutivo entre las especies. Las especies existen entre los puntos de
bifurcación. Cada vez que existe una bifurcación dos nuevas especies aparecen y
una antigua deja de existir.
Un cladograma es un diagrama que se parece a un
árbol genealógico en que la base del árbol representa un antepasado común para
los organismos o grupos ubicados al final de las ramas. Cuando hay una
ramificación en un linaje esta se representa con una nueva rama. Todos los
descendientes de esta nueva rama comparten un mismo ancestro y están más
cercanos entre sí que con los descendientes de otras ramas. Cada cladograma por
representar las relaciones evolutivas entre un grupo de seres vivos se
considera una teoría científica.
En un cladograma todos los organismos actuales se
colocan en las hojas, y cada nodo interior es idealmente
binario (con dos ramas) y contiene un ancestro. Los dos taxones de cada
bifurcación se llaman taxones hermanos o grupos hermanos.
Cada subárbol, independientemente del número de
elementos que contenga, se llama clado ogrupo formado por un
ancestro y todos sus descendientes, vivos o extintos. Todos los organismos de
un grupo natural están contenidos en un clado que comparte un ancestro común
(uno que no compartan con ningún otro organismo del diagrama).
Un clado puede estar conformado por una especie o
por miles. Los clados están anidados dentro de otros, lo cual refleja que la
clasificación biológica es jerárquica.
¿Los
humanos no descienden de los chimpancés?
Los humanos y los chimpancés son primos
evolutivos, pues descienden de un mismo antepasado. Tampoco se puede afirmar
que los humanos son "más evolucionados" que los chimpancés, pues
ambos linajes (humano y chimpancé) han recorrido sus propios trayectos
evolutivos que los han adaptado a sus respectivos ambientes. Muchas veces es
necesario dejar esto en claro para evitar los malentendidos arriba mencionados,
que son muy frecuentes en la mayoría de las personas cuando se habla de
evolución.
En conclusión, diremos que la filogenia es
la relación de parentesco entre especies o taxones, tanto en lingüística como
en biología. La filogenética es la parte de la biología
evolutiva que se ocupa de determinar la filogenia de los seres vivos, y
consiste en el estudio de las relaciones evolutivas entre diferentes grupos de
organismos a partir de la distribución de los caracteres primitivos y derivados
en cada taxón, utilizando matrices de información de morfología, anatomía, embriología, moléculas de ADN, etcétera.
En los inicios de
la sistemática, los caracteres utilizados para comparar a los grupos entre sí
eran conspicuos, principalmente morfológicos. A medida que se acumuló más
conocimiento se empezó a tomar cada vez más cantidad de caracteres crípticos,
como los anatómicos, embriológicos, serológicos, químicos y finalmente
caracteres del cariotipo (patrón cromosómico de una especie expresado a
través de un código, establecido por convenio, que describe las características
de sus cromosomas. El cariotipo es característico de cada especie, al igual que
el número de cromosomas; el ser humano tiene 46 cromosomas, 23 pares porque
somos diploides o 2n en el núcleo de cada célula, organizados en 22 pares
autosómicos y 1 par sexual hombre XY y mujer XX) y los derivados
del análisis del ADN.
Actualmente se conocen casi 3 millones de especies distintas de seres vivos, aunque se cree que puede llegar a haber de 5 a 50 millones de especies, sin contar las ya extinguidas. A esta variedad de seres vivos se le llama biodiversidad.
Los científicos, para poder estudiar tal variedad de seres vivos, han tratado de clasificarlos en grupos, ordenándolos según sus características. La ciencia que se encarga de la clasificación de los seres vivos es la taxonomía.
En nuestra vida cotidiana, también son necesarias las clasificaciones. Si necesito limpiacristales y entro en un supermercado que no conozco, lo localizaré rápido cuando vea el pasillo de los productos de limpieza. Eso es así porque los productos están bien clasificados. Lo mismo me pasaría si quiero encontrar un libro en la bilblioteca. No tardaré en encontrarlo si están clasificados siguiendo un buen criterio, pero si están ordenados por colores o por tamaños, será muy difícil encontrarlo.
El filósofo y científico griego Aristóteles (384 a.c. - 322 a.c.) fue el primero en clasificar a los seres vivos en dos grupos por su aspecto externo:
Plantas: con flores o sin flores.
Animales: con sangre roja o sin ella, y animales vivíparos y ovíparos.
Un discípulo de Aristóteles, Teofrasto (371 a.c - 287 a.c.) clasificó a las plantas en árboles, arbustos y hierbas.
Estos sistemas de clasificación se mantuvieron muchos siglos, pero cuando en los siglos XVI y XVII los exploradores descubrieron muchas nuevas especies de otras tierras lejanas, hubo que buscar otros sistemas para poder clasificarlas.
Tipos de clasificación de los seres vivos
Existen varias formas de clasificar a los seres vivos:
Clasificación utilitaria. Consiste en ordenar a las plantas y a los animales por la utilidad para los humanos. Tiene el problema de que un ser vivo puede tener varias funciones o no tener ninguna, por lo que no resulta útil. Es un ordenamiento práctico pero no científico.
Clasificación artificial. Se basa en ordenar los seres vivos según sus características fácilmente observables. Se fija en las semejanzas y diferencias externas de los seres vivos, como el tamaño, color, forma, lugar donde vive, tipo de comida, etc. Este tipo de clasificación puede incluir en un mismo grupo a una paloma y a una avispa porque las dos vuelan, o a un pulpo y una sardina porque los dos son acuáticos. Tampoco sería una clasificación útil.
Clasificación natural. Esta clasificación se basa en la historia evolutiva de los seres vivos, agrupando los seres vivos por sus características celulares, genéticas, bioquímicas, anatómicas, fisiológicas, etc.
Los criterios utilizados para realizar cualquier clasificación tienen que ser:
Objetivos, que no dependan de la interpretación de la persona que está clasificando. Por ejemplo, el número de extremidades de extremidades de un animal sería un criterio objetivo.
Discriminatorios, que una determinada característica sea común a algunos elementos, pero no a todos.
Por ejemplo, para clasificar al alumnado de una clase de 1º de ESO, el criterio pelo largo o corto no sería acertado, puesto que puede haber casos en los que su clasificación no sería objetiva, dependiendo de lo que pensara el clasificador. El tener una nariz tampoco sería discriminatorio, puesto que todo el alumno tiene una, y este criterio no serviría para clasificarlo.
Una clave dicotómica es una herramienta que nos permite identificar a los seres vivos. Está basada en descripciones de las características de los organismos agrupadas por parejas, objetivas y discriminatorias, en función de si tienen o no un determinado carácter, repitiéndose este proceso hasta llegar a clasificar el organismo en cuestión.
Además del problema de cómo clasificar a los seres vivos, está el problema de cómo llamarlos. Algunas especies de plantas y animales reciben varios nombres, no ya solo en distintos idiomas, sino en distintas localidades con la misma lengua. Por ejemplo, nos referirmos al mismo ave cuando hablamos de una urraca, picaraza, picaza, marica o pega, y esto puede llevarnos a confusión, por lo que existe una nomenclatura común que evita estos problemas. Si llamamos a ese ave Pica pica, todos los científicos sabrán con exactitud a qué ser vivo nos estamos refiriendo.
Linneo (1707 - 1778) fue el creador de la clasificación de los seres vivos o taxonomía. Desarrolló un sistema de nomenclatura binomial que todavía se utiliza en la actualidad, ya que agrupa los seres vivos en categorías cada vez más amplias.
Taxonomía
La Taxonomía es la ciencia que se encarga de la clasificación de los seres vivos, agrupándolos según sus características, desde las más generales, a las más específicas. El nivel más bajo es del de especie y se van agrupando en categorías taxonómicas o taxones más amplios.
Especie. Una especie es el conjunto de organismo con características semejantes, capaces de cruzarse entre sí y tener descendencia fértil. Por ejemplo, la mosca doméstica (Musca domestica) es una especie.
Género. Las especies se agrupan en Géneros. La especie Musca domestica está incluida junto con otras especies de caracteres semejantes en un taxón superior llamado Género, en este caso, género Musca.
Familia. Los géneros se agrupan en Familias. La mosca de los establos (Stomoxys calcitrans) y la mosca doméstica (Musca domestica) pertenecen a la misma Familia, Múscidos.
Orden. Las familias con características semejantes se agrupan en Órdenes. Las distintas familias de moscas y los mosquitos pertenecen al mismo Orden, Dípteros.
Clase. Los órdenes se agrupan en Clases. Las moscas y las mariposas pertenecen a la misma Clase, Insectos.
Filum o Tipo y División. Las clases de animales se agrupan en distintos tipos o filos (phylum, plural phyla). Las moscas y los cangrejos pertenecen al Filum Artrópodos.
En vegetales, no se habla de Filum, sino de División.
Reino. Los Tipos o Fila (phylum, plural phyla) se agrupan en Reinos. Las moscas y las focas pertenecen al mismo Reino, Animal.
Dominio. Categoría con tres taxones: Arqueas (Archaea),Bacterias en sentido restringido (Bacteria) y Eucariontes (Eukarya). La mosca pertenece al dominio de los eucariontes (Eukarya).
Nomenclatura
El sistema de nomenclatura binomial de Linneo se basa en la utilización de dos términos para determinar la especie. Los nombres de las especies se ponen con letra cursiva (o subrayados).
El primer término, con la primera letra en mayúscula, indica el género al que pertenece el individuo.
El segundo término, en minúscula, indica la especie descrita.
Vamos a ver algún ejemplo para aclararlo. Dentro del género Canis hay varias especies distintas:
Canis familiaris (perro).
Canis lupus (lobo).
Canis mesomelas (chacal).
Canis latrans (coyote).
Este sistema binomial tiene dos grandes ventajas:
Es mucho más preciso que el lenguaje coloquial. No se habla de perros, palomas, margaritas, etc., sino con nombres precisos.
El nombre es válido en todo el mundo y en todos los idiomas, por lo que se evita el problema de la lengua.
Veamos como ejemplo, la clasificación del león:
Especie: existen algunas variedades de leones, como el león asiático (Panthera leo persica) y el león africano (Panthera leo leo). Todas estas variedades pertenecen a la especie Panthera Leo.
Género: Además de los leones, el tigre, el jaguar, el leopardo, ..., pertenecen al género Panthera.
Familia: Además del género Panthera, el género felis (gatos), leopardus (leopardos), lynx (linces), puma, etc., pertenecen a la familia félidos (Felidae).
Orden: Las familias de los félidos, cánidos (perros), úrsidos (osos),..., pertenecen al orden carnívoros (Carnivora).
Clase: El orden carnívoros, además de los roedores (ardillas), primates (monos), etc. pertenecen a la clase mamíferos (Mammalia)
Tipo o filo: Las clases mamíferos, reptiles, anfibios, etc., pertenecen al tipo o filo cordados.
Reino: El filo cordados y el resto de animales pertenecen al reino Metazoos.
Dominio: Los animales y el resto de organismos formados por células eucariotas pertenecen al dominio Eukarya.
Existen tres estados principales en los que puede encontrarse la materia. Sólido, líquido y gaseoso. Cada uno depende de la cercanía de sus partículas y la capacidad de movimiento que ellas tengan.
Características de los Estados de la Materia Sólido, Líquido y Gaseoso
Estado Sólido: Características
Los cuerpos sólidos tienen forma propia y ocupan un volumen determinado. En los sólidos las partículas están muy cerca y ordenadas, casi no tienen lugar para moverse, solo vibran. Los sólidos no se pueden comprimir, si se los presiona no cambian su forma. Ejemplo de sólidos: agua en forma de hielo, cuando cae como en el granizo.
Estado Líquido
Los líquidos no tienen forma propia, sino que adquieren la forma del recipiente que los contiene. Tienen volumen propio porque ocupan un espacio limitado. Las partículas de los líquidos están desordenadas y pueden desplazarse unas sobre otras. Los líquidos se pueden comprimir más que un sólido, cuando ejercemos presión. Ejemplo de líquidos: agua (en su forma líquida), el aceite, la miel son líquidos viscosos, porque no fluyen lentamente y se deslizan con mayor dificultad.
Estado Gaseoso
Los gases se caracterizan porque no tienen volumen, ni forma propios. No solo adquieren la forma del recipiente que los contiene, sino que ocupan todo el espacio posible. En los gases las partículas que los conforman están muy distanciadas entre sí, en forma desorganizada. Se mueven a gran velocidad en todas direcciones. Los gases se comprimen con mucha más facilidad que los líquidos. Ejemplos de gases: el vapor de agua, el aire.
Dato curioso: Plasma El Cuarto Estado de la Materia
Plasma cuarto Estado de la Materia
Demás de los tres estados principales conocidos, sólido, líquido y gaseoso, existe un cuarto estado denominado plasma. Es el estado habitual en que se encuentra la materia en el universo, el sol, las estrellas y el material que hay entre ellos está en estado de plasma calentado por fusión nuclear. Un material pasa al estado de plasma cuando del estado gaseoso se lo calienta a altas temperaturas superiores a 10.000 °C y se somete a presión.
¿Que es el Plasma?
El plasma es el cuarto estado de la materia. Es un gas al cual se le ha dado energía. Llega un punto en el que algunos electrones se liberan de los átomos que forman el gas, pero siguen conviviendo, tanto los electrones liberados como los átomos, convertidos en iones.
Cuando un material o cualquier tipo de materia se encuentra en este estado se dice que está en estado de Plasma. El plasma consiste en una colección de electrones e iones que se mueven libremente dentro de la materia. Es un gas ionizado, en el cual sus átomo se convierten en iones positivos por ser liberados algunos de sus electrones.
De forma natural es muy difícil que las sustancias puras que constituyen una mezcla se separen. Para los químicos es fundamental obtener estas sustancias para identificar sus estructuras y sus propiedades físicas y químicas.
Existen distintos métodos para separar una mezcla en sus diferentes componentes. Dichos métodos son físicos ya que no alteran las propiedades de los componentes.
Al realizar cualquier separación de mezclas primero debemos saber sobre su estado físico, características y propiedades, para usar la técnica más adecuada.
Conoce los métodos de separación de mezclas.
Evaporación.
Es un método físico que permite separar un sólido de un líquido en una mezcla homogénea. Se basa en que el punto de fusión del sólido es mayor al punto de ebullición del líquido. Se utiliza cuando no hay interés en el líquido que se evapora, ya que este no se recupera, pasa a formar parte del medio. Esta operación se emplea para separar la sal del agua de mar en las salinas. El agua de mar almacenada en tanques abiertos se evapora poco a poco por los rayos de sol.
Cristalización.
Este método se utiliza para separar una mezcla de un sólido en un líquido. La mezcla se calienta para evaporar parte del disolvente. Posteriormente se deja enfriar la mezcla y el soluto se precipita formando cristales. Se utiliza para separar el azúcar del agua en una disolución azucarada. No se puede separar por evaporación, ya que el punto de fusión del azúcar es menor al punto de ebullición del agua y lo que se obtiene es un caramelo y no la separación de separación de las sustancias puras.
Destilación.
Este método consiste en separar dos o más líquidos miscibles con diferentes puntos de ebullición, primero por medio de la evaporación posteriormente por la condensación de las sustancias. A través de esta operación se separan principalmente mezclas homogéneas de líquidos. Por ejemplo, la separación del agua que hierve a los 100 y de alcohol de vino de mesa que hierve a 78. Para llevar a cabo esta operación se utiliza un equipo de destilación. En él se coloca la mezcla y se procede a calentarla. La sustancia con el menor punto de ebullición es la primera que se evapora y pasa por el refrigerante. Es ahí donde se condensa y se recibe en estado líquido en un recipiente. Así sucesivamente, hasta que se destilan todas las sustancias puras que componen a la mezcla. Este método se utiliza para separar a las diferentes fracciones del petróleo. Por este procedimiento también puede separarse una mezcla de un sólido en un líquido, con la ventaja de que se pueden recuperar tanto el líquido como el sólido, a diferencia de la evaporación.
Cromatografía.
Este método depende de la distribución de los componentes de la mezcla entre dos fases inmiscibles. Una fase móvil, llamada activa, que transporta las sustancias que se separaron y que progresa en relación con otra, denominada fase estacionaria. Por ejemplo, por esta técnica se pueden separar los componentes de la tinta de pluma o de un plumón. Se utiliza como fase fija una tira delgada de papel filtro como el de cafetera o un gis y como fase móvil, el agua. El procedimiento es muy sencillo. Lo puedes hacer en tu casa. Coloca un poco de agua en la superficie de un plato y en el gis o papel filtro marca un punto con tu pluma o plumón y deja que entre en contacto con el agua del plato. Ingéniatelas para que el gis o la tira de papel se queden parados sobre la superficie del plato y espera unos minutos para que “corra” la muestra. Lo que vas a observar es la separación del color de la tinta en los colores que la componen. Por eso se recomienda que no uses colores primarios y que el plumón sea soluble al agua.
Sedimentación.
Es una operación basada en la diferencia de densidades de los componentes de la mezcla, que permite separar mezclas heterogéneas de un sólido en un líquido mediante reposo o precipitación. Es el paso previo a la decantación. Se usa, por ejemplo, para separar arena de agua. Se deja reposar y las partículas más grades de arena se van al fondo del recipiente (precipitan), es a lo que se le llama sedimento.
Decantación.
Se utiliza para separar dos líquidos con diferentes densidades o una mezcla constituida por un sólido insoluble en un líquido. Se trata de un método basado en la diferencia por densidades. Si tenemos una mezcla de sólido y un líquido que no disuelve dicho sólido, se deja reposar la mezcla y el sólido se va al fondo del recipiente. Si se trata de dos líquidos se coloca la mezcla en un embudo de decantación, se deja reposar y el líquido más denso queda en la parte inferior del embudo. En nuestra casa tenemos muchos ejemplos de mezclas que separamos normalmente por este método, como el agua de tamarindo (la pulpa se va al fondo del recipiente después de un tiempo de reposo y al momento de servirla estamos decantando). También cuando queremos un caldo de pollo sin grasa, lo dejamos enfriar y por diferencia de densidades la grasa queda en la superficie y con una cuchara lo retiramos.
Filtración.
Se trata de una operación que permite separar mezclas heterogéneas de un sólido insoluble en un líquido. Se hace pasar la mezcla a través de un papel filtro, el sólido se quedará en la superficie del papel y el otro componente pasará. Es posible separar sólidos de partículas sumamente pequeñas. Utilizando papeles con el tamaño de los poros adecuados. Es uno de los métodos más simples de separación física, además de ser sencillo y barato. Seguramente lo has usado, al colar en la cocina algún elemento.
Centrifugación.
Se trata de una operación que consiste en la separación de materiales de diferentes densidades que componen una mezcla. Para eso se coloca la mezcla dentro de un aparato llamado centrífuga que tiene un movimiento de rotación constante y rápido, lo cual hace que las partículas de mayor densidad vayan al fondo y las más livianas queden en la parte superior. Observamos un ejemplo en las lavadoras automáticas o semiautomáticas. En el ciclo de secado el tambor de la lavadora gira a cierta velocidad, de manera que las partículas de agua adheridas a la ropa durante su lavado salen expedidas por los orificios del tambor. Este método se usa con frecuencia en Biología y Medicina para separar la grasa de la leche o el suero de los glóbulos rojos y plaquetas de la sangre.
Imantación.
Consiste en separar con un imán los componentes de una mezcla de un material magnético y otro que no lo es. La separación se hace pasando el imán a través de la mezcla para que el material magnético se adhiera a él. Por ejemplo, separar las limaduras de hierro (magnético) que se hallen mezcladas con azufre en polvo (no magnético), para lo cual basta con mantener con un imán el componente magnético.
TEMAS - 3° PERIODO BIOLOGÍA ALTERACIONES DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA: MUTACIONES
ALTERACIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA
¿Qué procesos pueden explicar la enorme variabilidad genética que existe en cada especie y la gran variedad de especies de seres vivos? Uno de ellos es la mutación, proceso por el que se originan nuevas variantes hereditarias, cambios en la composición del ADN. Estos cambios pueden pasar desapercibidos o provocar alteraciones importantes en la función biológica de la proteína codificada o incluso ser letales.
1.2.1 CONCEPTO DE MUTACIÓN
Es todo cambio en la información hereditaria. Esto es, será una mutación todo cambio que afecte al material genético: ADN, cromosomas o cariotipo. Las mutaciones pueden producirse tanto en células somáticas como en células germinales, en estas últimas tienen mayor transcendencia. Las mutaciones sólo son heredables cuando afectan a las células germinales. Si afectan a las células somáticas se extinguen por lo general con el individuo, a menos que se trate de un organismo con reproducción asexual. Las mutaciones pueden ser: naturales (espontáneas) o inducidas (provocadas artificialmente con radiaciones, sustancias químicas u otros agentes mutágenos).
EL ADN Descargar Aqui La expresión génica es el proceso mediante el cual la información codificada en un gen se utiliza para dirigir el montaje de una molécula de proteína. La célula lee la secuencia del gen en grupos de tres bases. Cada uno de estos grupos de tres bases (codón) corresponde a uno de los 20 aminoácidos diferentes usados para construir las proteínas.
TRADUCCIÓN Y TRANSCRIPCIÓN DEL ADN
En la expresión génica, ocurren dos procesos importantes
Paso 1: transcripción. Aquí la secuencia de ADN de un gen se "vuelve a escribir" en forma de ARN. En eucariontes como tu y yo, el ARN se procesa (y con frecuencia se le recortan pedazos) para hacer un producto final llamado ARN mensajero o ARNm.
Paso 2: traducción. En esta etapa el ARNm se "decodifica" para construir una proteína (o un pedazo/subunidad de una proteína) que contiene una serie de aminoácidos en específico.
Durante la traducción, una célula "lee" la información contenida en el ARN mensajero (ARNm) y la usa para construir una proteína. En realidad, y para ser un poco más técnico, un ARNm no siempre codifica o proporciona las instrucciones para una proteína completa, sino que podemos decir confiadamente que siempre codifica para un polipéptido o una cadena de aminoácidos.
En un ARNm, las instrucciones para construir un polipéptido son los nucleótidos de ARN (A, U, C, y G), que se leen en grupos de tres. Estos grupos de tres se conocen como codones.
Hay 6161 codones para los aminoácidos, y cada uno se "lee" para especificar un cierto aminoácido de los 2020 que se encuentran comúnmente en las proteínas. Un codon, AUG, especifica el aminoácido metionina y también actúa como un codón de inicio para señalar el comienzo de la construcción de la proteína.
Hay tres codones más que no especifican aminoácidos. Estos codones de terminación, UAA, UAG y UGA, le informan a la célula cuando está completo un polipéptido. En conjunto, esta colección de relaciones codón-aminoácidos se llama el código genético , porque permite que las células "decodifiquen" un ARNm en una cadena de aminoácidos.
Resumen de la Traducción
¿Cómo se "lee" un ARNm para formar un polipéptido? Dos tipos de molécula con papeles clave en la traducción son los ARNt y los ribosomas.
ARNs de transferencia (ARNt)
Los ARN de transferencia o ARNt, son "puentes" moleculares que conectan los codones del ARNm con los aminoácidos para los que codifican. Un extremo de cada ARNt tiene una secuencia de tres nucleótidos llamada anticodón, que se puede unir a un codón específico del ARNm. El otro extremo de ARNt lleva el aminoácido que especifica el codón.
Hay muchos tipos de ARNt. Cada tipo lee uno o unos pocos codones y lleva el aminoácido correcto que corresponde a esos codones,
Ribosomas
Los ribosomas son las estructuras donde se construyen los polipéptidos (proteínas). Se componen de proteínas y ARN (ARN ribosomal o ARNr). Cada ribosoma tiene dos subunidades, una grande y una pequeña, que se reúnen alrededor de un ARNm, algo parecido a las dos mitades de un pan para hamburguesa que se reúnen alrededor de la torta de carne.
El ribosoma proporciona un conjunto de espacios útiles o huecos donde los ARNt pueden encontrar sus codones correspondientes en la plantilla del ARNm y entregar sus aminoácidos. Estos huecos se llaman los sitios A, P y E. Pero además el ribosoma actúa como una enzima que cataliza la reacción química que une los aminoácidos para formar una cadena.
Los pasos de la traducción
Tus células están fabricando proteínas cada segundo, y cada una de ellas debe contener el conjunto correcto de aminoácidos unidos justo en el orden debido. Esto puede sonar como una tarea difícil, pero por suerte, tus células (junto con las de los demás animales, plantes y bacterias) están capacitados para ella.
Para ver cómo las células hacen las proteínas, vamos a dividir la traducción en tres etapas: iniciación (el comienzo), elongación (el agregar a la cadena proteica) y terminación (la finalización).
El comienzo: la iniciación
En la iniciación, el ribosoma se ensambla alrededor del ARNm que se leerá y el primer ARNt (que lleva el aminoácido metionina y que corresponde al codón de iniciación AUG). Este conjunto, conocido como complejo de iniciación, se necesita para que comience la traducción.
La extensión de la cadena: elongación
La elongación es la etapa donde la cadena de aminoácidos se extiende. En la elongacón, el ARNm se lee un codón a la vez, y el aminoácido que corresponde a cada codón se agrega a la cadena creciente de proteína.
Cada vez que un codón nuevo está expuesto:
Un ARNt correspondiente se une al codón
La cadena de aminoácidos existente (polipéptido) se une al aminoácido del ARNt mediante una reacción química.
El ARNm se desplaza un codón sobre el ribosoma, lo que exponde un nuevo codón para que se lea.
Durante la elongación, los ARNt pasan por los sitios A, P, y E como se muestra arriba. Este proceso se repite muchas veces conforme se leen los nuevos codones y se agregan los nuevos aminoácidos a la cadena.
Finalizando el proceso: terminación
La terminación es la etapa donde la cadena polipeptídica completa es liberada. Comienza cuando un codón de terminación (UAG, UAA o UGA) entra al ribosoma, lo que dispara una serie de eventos que separa la cadena de su ARNt y le permite flotar hacia afuera.
Después de la terminación, es posible que el polipéptido todavía necesite tomar la forma tridimensional correcta, se someta a procesamiento (tal como el retiro de aminoácidos), sea enviado a la parte correcta en la célula, o se combine con otros polipéptidos antes de que pueda hacer su trabajo como una proteína funcional.
La evolución
biológica es el cambio en caracteres fenotípicos y genéticos de poblaciones biológicas a
través de generaciones. Dicho
proceso ha originado la diversidad de formas de vida que existen sobre la Tierra a partir de un antepasado común.Los procesos evolutivos han
producido la biodiversidad en
cada nivel de la organización
biológica, incluyendo los de especie, población, organismos individuales y molecular (evolución molecular). Toda la vida en la Tierra procede de un último
antepasado común universal que existió entre hace 3800 y 3500
millones de años.
La palabra
evolución para describir tales cambios fue aplicada por primera vez en el siglo XVIII por el biólogo suizo Charles Bonnet en su obra Consideration
sur les corps organisés.No obstante, el concepto de que
la vida en la Tierra evolucionó a partir de un ancestro común ya había sido
formulado por varios filósofos griegos,y la hipótesis de
que las especies se transforman continuamente fue
postulada por numerosos científicos de los siglos XVIII y XIX, a los
cuales Charles Darwin citó
en el primer capítulo de su libro El origen de las
especies. Sin embargo, fue el propio Darwin
en 1859, quien sintetizó un cuerpo
coherente de observaciones y aportó un mecanismo de cambio, al que llamó selección natural;
lo que consolidó el concepto de la evolución biológica en una verdadera teoría
científica.
ESPECIACIÓN
En biología se denomina especiación al proceso mediante el cual una población de una determinada especie da lugar a otra u otras especies. El proceso de especiación, a lo largo de 3.800 millones de años, ha dado origen a una enorme diversidad de organismos, millones de especies de todos los reinos, que han poblado y pueblan la Tierra casi desde el momento en que se formaron los primeros mares.
A pesar de que el aislamiento geográfico juega un papel importante en la mayoría de los casos de especiación no es el único factor.
El término se aplica a un proceso de división de clados (cladogénesis) más que el de evolución de una especie a otra (anagénesis). La especiación también puede ocurrir artificialmente en la cría de animales, plantas e incluso en experimentos de laboratorio.
Charles Darwin fue el primero en escribir sobre el papel de la selección natural en la especiación. Existen investigaciones sobre los efectos que tiene la selección sexual sobre la especiación pero todavía no se han podido confirmar definitivamente si esta es una de las causas de la especiación o no.
Tipos de Especiación
Especiación geográfica o alopátrica
La especiación geográfica o alopátrica es el modelo que cuenta con un mayor número de ejemplos ampliamente documentados. Básicamente es la especiación gradual que se produce cuando una especie ocupa una gran área geográfica que no permite que los individuos que estén muy alejados puedan cruzarse entre sí, debido a barreras geográficas como mares, montañas o desiertos. Se trata, entonces, de la separación geográfica de un acervo genético continuo, de tal forma que se establecen dos o más poblaciones geográficas aisladas. La separación entre las poblaciones puede ser debida a migración, a extinción de las poblaciones situadas en posiciones geográficas intermedias, o mediada por sucesos geológicos. La barrera puede ser geográfica o ecológica, como por ejemplo cumbres que separan valles en las cordilleras o zonas desérticas que separan zonas húmedas. La separación espacial de dos poblaciones de una especie durante un largo periodo de tiempo da lugar a la aparición de novedades evolutivas en una o en las dos poblaciones debido a que el medio ambiente es distinto en las diferentes zonas geográficas; se detiene el flujo genético entre poblaciones.
Especiación peripátrica
En la especiación mediante poblaciones periféricas o especiación peripátrica, la nueva especie surge en hábitats marginales, habitualmente en los límites de distribución de una población central de menor tamaño. El flujo interdémico entre estas poblaciones puede reducirse y finalmente ser inexistente, gracias a lo cual estas poblaciones periféricas pueden convertirse en especies diferentes. Estaríamos ante casos de aislamiento geográfico, y posterior especiación, producidos por fenómenos de dispersión y colonización. Igual que en el caso anterior, la adaptación a esos ambientes puede ser el desencadenante de la divergencia, pero al tratarse de poblaciones pequeñas, los factores estocásticos pueden tener mayor importancia. Como ejemplos de este tipo de especiación podemos considerar la radiación evolutiva de las especies de Drosophila en Hawái. El amplio número de especies de drosophilidos en este archipiélago (más de 500 especies), parece haber surgido mediante especiación por migración y diversificación. Muchas de estas especies son endémicas de una isla, lo que sugiere que son productos de la fundación de una colonia por muy pocos individuos, provenientes de una isla próxima, y de la posterior divergencia evolutiva. Varias de las predicciones de este modelo (las especies emparentadas deben estar en islas próximas, y las especies más modernas en islas formadas más recientemente) han sido confirmadas mediante técnicas moleculares.Los organismos que presentan una menor capacidad de dispersión y que se estructuran en pequeñas poblaciones son, en general, los mejores candidatos para este tipo de especiación.
Especiación simpátrica o simpátrida
La especiación simpátrica implica la divergencia de algunos demos (poblaciones locales) hasta conseguir independencia evolutiva dentro de un mismo espacio geográfico. Habitualmente conlleva que las nuevas poblaciones utilicen nichos ecológicos diferentes, dentro del rango de distribución de la especie ancestral, desarrollando mecanismos de aislamiento reproductivo. La divergencia en simpatría puede estar impulsada por la especialización ecológica de algunos demes, aunque también existe la posibilidad de que la especiación se produzca por hibridación entre especies muy próximas. Otro tipo de especiación simpátrica implica la formación de una especie asexual a partir de una especie precursora sexual. El escenario teórico más habitual asume selección disruptiva implicando al menos dos loci: uno (A) para la adaptación a un recurso y un segundo (C) que rige el comportamiento de un organismo, como por ejemplo un insecto que se alimenta de una planta. La especie ancestral pongamos por caso que tuviera genotipo A1A1, el cual le confiere adaptación a consumir eficazmente cierta planta “uno”. Una mutación A2 confiere la capacidad de consumir eficazmente la planta “dos”, al menos cuando aparece en homocigosis, pero al mismo tiempo reduce la adaptación a la planta 1. De igual forma, los homocigotos A1 presentan una menor adaptación frente a la planta 2. Los heterocigotos A1A2 presentan una menor eficacia biológica en cualquier planta. La selección favorecerá el incremento de A2, aunque debido al apareamiento aleatorio se producirán heterocigotos de menor eficacia biológica. Si el locus C con dos alelos (C1 y C2) controla el apareamiento, y estos alelos producen apareamiento clasificado positivo (esto es, los apareamientos se producen entre individuos de igual genotipo para este locus), se dan las condiciones para que puedan aparecer combinaciones A1A1 C1C1 y A2A2 C2C2 que preferirán individuos similares para aparearse y tendrán mayor eficacia biológica en sus respectivos recursos preferidos (plantas 1 y 2). El modelo plantea que si las diferencias en eficacia biológica fuesen amplias y estos genes estuvieran en desequilibrio de ligamiento (ligados), se podría producir el aislamiento etológico necesario para que se produzca la especiación. Por el contrario, la recombinación rompe estas combinaciones y es la fuerza que impide que se desarrolle el aislamiento reproductivo.
Especiación instantánea o cuántica
La especiación cuántica, también llamada saltacional, es el proceso por el cual una población pequeña de una especie diverge rápidamente en más de una especie que se halla reproductivamente aislada de la población original.
Pruebas de la evolución
Puntos más importantes:
Las pruebas de la evolución provienen de muchas áreas diferentes de la biología:
Anatomía. Las especies comparten características físicas porque dichas características estaban presentes en un ancestro común (estructuras homólogas).
Biología molecular. El ADN y el código genético reflejan la ascendencia compartida de la vida. La comparación de las secuencias de ADN puede mostrar qué tan emparentadas están las especies.
Biogeografía. La distribución global de los organismos y las características únicas de las especies isleñas reflejan la evolución y el cambio geológico.
Fósiles. Los fósiles documentan la existencia de especies pasadas, extintas actualmente, pero emparentadas con las especies que vemos hoy en día.
Observación directa. Podemos observar la evolución directamente a pequeña escala en los organismos con ciclos de vida cortos (como los insectos resistentes a pesticidas).
Introducción
Laevoluciónes un principio unificador fundamental en la biología. Como Theodosius Dobzhansky dijo alguna vez, "nada en la biología tiene sentido si no es a la luz de la evolución"
start superscript, 1, end superscript
Pero, ¿cuáles son exactamente las características de la biología que tienen más sentido a la luz de la evolución? Dicho de otro modo, ¿cuáles son los indicios o rastros que muestran que la evolución ha tenido lugar en el pasado y que sigue ocurriendo hoy en día?
La evolución ocurre a pequeña y gran escala
Antes de pasar a las pruebas, asegurémonos de estar de acuerdo en cuanto a lo que es la evolución. En términos generales, la evolución es un cambio en la composición genética (y a menudo en las características heredables) de una población a lo largo del tiempo. A veces los biólogos definen dos tipos de evolución con base en la escala:
La macroevolución se refiere a los cambios a gran escala que ocurren a lo largo de extensos periodos de tiempo, como la formación de nuevas especies y grupos.
La microevolución se refiere a los cambios a pequeña escala que afectan únicamente a uno o unos cuantos genes y que ocurren en las poblaciones en escalas de tiempo más cortas.
La microevolución y la macroevolución no son dos procesos diferentes. En realidad, son el mismo proceso, evolución, que ocurre en dos escalas de tiempo distintas. Los procesos microevolutivos que suceden a lo largo de miles o millones de años se pueden sumar a los cambios a gran escala que definen a las especies o grupos.
Las pruebas de la evolución
En este artículo examinaremos las pruebas de la evolución a pequeña y gran escala.
Primero veremos varios tipos de evidencias (que incluyen características físicas y moleculares, información geográfica y fósiles) que nos permiten comprobar y reconstruir los eventos macroevolutivos.
Al final del artículo, analizaremos la manera en la que puede observarse directamente el proceso de microevolución, como en el surgimiento de la resistencia a pesticidas en insectos.
Anatomía y embriología
Darwin concebía la evolución como una "descendencia con modificaciones", un proceso por el que las especies cambian y dan lugar a nuevas especies en el transcurso de muchas generaciones. Propuso que la historia evolutiva de las formas de vida es como un árbol ramificado con muchos niveles, en el que todas las especies pueden remontarse a un antiguo antepasado común.
En este modelo de árbol, los grupos de especies más estrechamente relacionados tienen ancestros comunes más recientes y cada grupo tenderá a compartir características que estaban presentes en su último ancestro común. Podemos usar esta idea para "rastrear" y reconstruir las relaciones de parentesco entre los organismos con base en sus características compartidas.
Características homólogas
Si dos o más especies comparten una característica física única, como una estructura ósea compleja o un patrón corporal, es posible que hayan heredado dicha característica de un ancestro común. Las características físicas compartidas gracias a la historia evolutiva (a un ancestro común) se denominan homólogas.
Para dar un ejemplo clásico, las extremidades anteriores de las ballenas, los humanos, las aves y los perros parecen muy diferentes entre sí vistas desde el exterior. Esto se debe a que están adaptadas para funcionar en distintos ambientes. Sin embargo, si examinamos la estructura ósea de las extremidades anteriores, veremos que el patrón de los huesos es muy parecido entre las diferentes especies. Es poco probable que estas estructuras tan semejantes entre sí hayan evolucionado de manera independiente en cada especie, y es más probable que el diseño básico de los huesos ya estuviera presente en el ancestro común de las ballenas, los humanos, los perros y las aves.
Algunas estructuras homólogas solo se aprecian en embriones. Por ejemplo, todos los embriones de vertebrados (incluyendo a los humanos) presentan hendiduras branquiales y cola durante el desarrollo temprano. Los patrones de desarrollo de estas especies se van diferenciando más adelante (razón por la cual tu cola embrionaria es ahora tu cóccix y tus hendiduras branquiales se han convertido en tu mandíbula y tu oído interno)2squared. Las estructuras embrionarias homólogas reflejan que los patrones de desarrollo de los vertebrados son variaciones de un patrón similar que ya existía en su último ancestro común.
A veces, los organismos presentan estructuras que son homólogas a estructuras importantes en otros organismos, pero que han perdido su función ancestral. Estas estructuras, que suelen tener un tamaño reducido, se conocen como estructuras vestigiales. Algunos ejemplos de estructuras vestigiales son el cóccix en humanos (vestigio de una cola), los huesos de las extremidades posteriores en ballenas y las patas no desarrolladas que tienen algunas especies de serpientes (como la de la derecha) cubed.
CCaracterísticas análogas
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PPara hacer las cosas un poco más interesantes y complicadas, no todas las características físicas que se parecen indican la existencia de un ancestro común. Algunas similitudes físicas son análogas: evolucionaron de manera independiente en distintos organismos porque el ambiente en el que habitaban era similar o las presiones evolutivas a las que se vieron sometidos eran semejantes. Este proceso se conoce como evolución convergente. (Converger significa juntarse, como dos líneas que se unen en un punto).
PPor ejemplo, dos especies lejanamente relacionadas que viven en el Ártico, la perdiz nival (un ave) y el zorro ártico, cambian de color de pardo a blanco según las estaciones. Esta característica compartida no implica que tengan un ancestro en común, dicho de otro modo, es poco probable que el último ancestro común del zorro y la perdiz cambiara de color con las estaciones. En cambio, esta característica fue favorecida de manera separada en ambas especies debido a presiones selectivas similares. Esto es, la habilidad genéticamente determinada de cambiar de color en invierno le ayudó a los zorros y a las perdices a sobrevivir y reproducirse en un lugar con inviernos nevados y depredadores de visión aguda.
El registro fósil
Los fósiles son los restos conservados de organismos, o sus rastros, que estuvieron vivos en un pasado distante. Por desgracia el registro fósil no es completo ni está intacto: la mayoría de los organismos nunca se fosiliza y los humanos rara vez encontramos a los que sí se fosilizaron. Sin embargo, los fósiles que hemos encontrado nos permiten comprender la evolución a lo largo de extensos periodos de tiempo.
¿Cómo puede determinarse la edad de los fósiles? En primer lugar, los fósiles suelen encontrarse dentro de capas de roca llamadas estratos. Los estratos proporcionan una especie de línea de tiempo en la que las capas superiores son más recientes y las más profundas son las más antiguas. Los fósiles que se encuentran en diferentes estratos de un mismo sitio pueden ordenarse por su posición y los estratos "de referencia" con características únicas pueden utilizarse para comparar las edades de los fósiles en diferentes localidades. Además, los científicos pueden datar los fósiles de manera aproximada mediante datación radiométrica, un proceso que mide el decaimiento radioactivo de ciertos elementos.
Los fósiles documentan la existencia de especies ahora extintas, lo que muestra que diferentes organismos han vivido en la tierra durante distintos periodos de tiempo en la historia del planeta. También pueden ayudar a los científicos a reconstruir las historias evolutivas de las especies actuales. Por ejemplo, algunos de los fósiles más estudiados son los del linaje del caballo. Usando estos fósiles, los científicos han podido reconstruir un "árbol familiar" extenso y ramificado de los caballos y sus parientes extintos. Los cambios en el linaje que conducen a los caballos modernos, como la reducción de los dedos en los pies a pezuñas, pueden reflejar adaptaciones a cambios en el medio ambiente.
start superscript, 6, end superscripLos cambios en el linaje que conducen a los caballos modernos, como la reducción de los dedos en los pies a pezuñas, pueden reflejar adaptaciones a cambios en el medio ambiente.
TABLA PERIÓDICA En total se conocen más de 118 elementos que forman toda la materia que conoces. Algunos de esos 118 elementos se encuentran en la naturaleza formando parte de compuestos o bien como sustancias puras. Otros elementos fueron sintetizados artificialmente, sin embargo son muy inestables y, por lo tanto, existen durante muy pocos segundos. La organización y tabulación que hoy en día conocemos se le debe al químico ruso Dimitri Mendeleiev. Este científico se basó en la recurrencia periódica y regular de las propiedades de los elementos en ese momento conocido. Esta organización del sistema periódico hizo posible la predicción de las propiedades de varios elementos que aún no habían sido descubiertos. ¿Cómo esta ordenada la Tabla periódica? Actualmente la Tabla Periódica está ordenada en 7 filas horizontales llamadas periodos y 18 columnas verticales, llamadas grupos o familias.
¿Cómo se pueden ubicar un elemento en la tabla periódica?
En primer lugar deben hacer la configuración electrónica, teniendo en cuenta el orden de llenado de los orbitales.
Observar sus últimos niveles para decidir qué tipo de elemento es. El número de nivel más alto indica el periodo en que se halla.
La suma de electrones del último nivel da el número de grupo, con algunas excepciones. Si el penúltimo nivel está incompleto se suman los electrones de los dos últimos niveles.
Los elementos de un mismo grupo, tienen propiedades químicas semejantes, ya que tienen el mismo número de electrones en su capa de valencia o nivel (última capa electrónica) y están distribuidos en orbitales del mismo tipo.
Se distinguen varios bloques caracterizados por una configuración electrónica típica de la capa de valencia.
Algunas estructuras homólogas solo se aprecian en embriones. Por ejemplo, todos los embriones de vertebrados (incluyendo a los humanos) presentan hendiduras branquiales y cola durante el desarrollo temprano. Los patrones de desarrollo de estas especies se van diferenciando más adelante (razón por la cual tu cola embrionaria es ahora tu cóccix y tus hendiduras branquiales se han convertido en tu mandíbula y tu oído interno)squared. Las estructuras embrionarias homólogas reflejan que los patrones de desarrollo de los vertebrados son variaciones de un patrón similar que ya existía en su último ancestro común.
2 años y todavía me sigues ayudando gracias profe
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